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测量镜头MTF的系统设计及软件开发

徐善财  
【摘要】: 自MTF成为继传统像质评价方法之后的新的评价标准以来,就得到了摄影爱好者、工业生产和光学工程领域的广泛应用和推广。随着近年来计算机技术的高速发展和光电检测器件性能的不断提高,国内外相继都推出了用于MTF测试的新型检测仪器。 本课题在充分研究光学传递函数理论的基础上,给出了对比度测量镜头MTF参数的实验设计。传递函数的概念最早来源于信号与系统理论,它表达了一个系统对输入信号所发生的作用,是输入与输出之间的桥梁。光学成像系统作为空间位置坐标系统,与以一维时间坐标为横轴的信号处理系统有着相同的数学模型。光学成像系统在绝大多数情况下是线性空间不变系统,具体到非相干光照明下,还是光强的线性空间不变系统。对于这样的系统,当输入光强是呈余弦规律分布的物面照度,像面上的输出光强仍然是呈余弦规律变化,只不过对比度受到削弱,这种削弱程度就是系统在这一频率下的MTF值。 实验中以LCD上显示的黑白条纹作为物面输入,考察其经过系统后在像面CCD上得到的光强分布。如果过渡到频域来考虑这个问题,黑白条纹可以分解成多个频率是其倍数(包括其本身频率数的基频分量)的多个余弦频率分量,考察像面的输出实际上就是考察这些余弦分量经过系统后的变化情况。其振幅衰减程度对应着该频率下的MTF大小。 由于LCD和CCD自身设计和工艺因素,读出的数据不再是真实的数据,这无疑给实验结果带来了误差。根据LCD和CCD的误差产生性质的不同,本文提出了一种由系统综合响应结果分离出LCD和CCD各自修正系数的有效方案。文章还在当前实验设备参数前提下,详细讨论了系统放大率参数的最佳设置,同时对系统可以测量的最高频率作了分析,给出了提高测量范围的几个途径。 另外,本文作者还在前人工作基础上,给出了整个装置的软件测试流程,编写了代码,进行了测试。


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